Conditional control of the quantum states of remote atomic memories for quantum networking
量子网络有望通过量子中继器架构将量子资源分布在远程位置，从而实现信息处理的革命性进步。量子网络由用于存储和处理量子态的节点以及用于在它们之间传输状态的信道组成。这种网络的可扩展性关键取决于对存储在单独的量子存储器中的状态执行条件运算的能力。在这里，我们报告的第一个实现这样的条件控制的两个原子的存储器，位于不同的设备，这导致同时获得一对单光子的概率增加了28倍，相对于没有条件控制的情况。作为第一个应用程序，我们证明了远程产生的单光子的波包的相消干涉的观察高度的不可分辨性。我们的研究结果在实验上证明了一个基本原则，使可扩展的量子网络，以及线性光学量子计算的应用。
2006-11-16 quant-ph
One-step implementation of a hybrid Fredkin gate with quantum memories and single superconducting qubit in circuit QED and its applications
在最近的一次实验中[R。B. Patel等人，Science Advances 2，e1501531（2016）]，3-qubit量子Fredkin（即，控制SWAP）门的演示，通过使用线性光学。利用超导量子线路中的色散相互作用，提出了一种简单的实验方案，以超导磁通量子位为控制量子位，以两个分离的量子存储器为目标量子位，实现混合Fredkin门.本文所研究的量子存储器是用超导共面波导谐振器或氮空位中心系综制备的。特别是，它示出，该Fredkin门可以实现使用一个单步操作，更重要的是，每个目标qudit可以在任意状态与任意自由度。此外，该实验方案在量子计算和量子信息处理中具有潜在的应用价值，如产生两个存储器的任意纠缠态（离散变量态或连续变量态），测量两个存储器的保真度和纠缠度等.利用电路QED技术，数值模拟证明了双记忆NOON态、纠缠相干态和纠缠猫态的有效合成。
2018-02-28 quant-ph
Heralded entanglement distribution between two absorptive quantum memories
由于通信信道的不可避免的损失，纠缠分布的距离被限制在地面上大约100公里。量子中继器可以通过使用量子存储器和纠缠交换来规避这个问题。作为量子中继器的基本链路，两个远程节点之间的两方纠缠的预先分配只能通过内置式量子存储器来实现。这些方案存在复用容量和确定性之间的权衡问题，因此阻碍了高效量子中继器的发展。基于吸收型量子存储器的量子中继器可以克服这样的限制，因为它们将量子存储器和量子光源分开。在这里，我们提出了一个实验演示的吸收量子存储器之间的预示纠缠。我们建立了两个相隔3.5米的节点，每个节点包含一个偏振纠缠光子对源和一个带宽高达1千兆赫兹的固态量子存储器。在中间站进行的联合贝尔态测量预示着两个量子存储器之间的最大纠缠态的成功分布，保真度为80.4 $\pm$ 2.2%（$\pm$ 1标准差）。这里演示的量子节点和信道可以作为量子中继器的基本链路。此外，节点中使用的宽带吸收量子存储器与确定性纠缠源兼容，并且可以同时支持复用，这为构建实用的固态量子中继器和高速量子网络铺平了道路。
2021-06-07 physics.optics quant-ph
Fundamental limitations in spin-ensemble quantum memories for cavity fields
非均匀加宽的自旋系综在当今实现混合量子处理架构中起着重要作用。当耦合到谐振器时，这样的系综可以用作谐振器场的多模量子存储器，并且通过采用自旋重聚焦技术，量子存储时间可以扩展到系综中的各个自旋的相干时间。在本论文中，我们调查这样一个存储器协议能够存储一个未知的共振场状态，我们分别研究的协议的各个组成部分：存储和读出部分，自旋系综和共振场去耦的存储器保持时间，和采用自旋重新聚焦技术的部分。使用分析和数值方法，我们得出如何获得内存性能的规模与各种物理参数。
2013-09-21 quant-ph
Would one rather store squeezing or entanglement in continuous variable quantum memories?
给定连续变量的两个量子存储器（例如，两个原子系综的集体伪自旋）和在存储之前或之后对光学模式执行无源光学操作（通常是分束器）的可能性，出现了两种可能的情况，导致通常不同程度的最终纠缠。也就是说，可以存储一个纠缠态并直接从存储器中检索它，或者存储两个单独的单模压缩态，然后将它们与分束器组合以产生最终的纠缠态。在本文中，我们解决的问题，这两个选项产生更高的纠缠。通过采用一个良好的QND反馈存储器的描述，和一个简单但现实的噪声模型，我们解析地确定了几个区域的噪声参数的最佳选择，并量化了它所带来的优势，不仅在最终纠缠，而且在能力的最终状态作为一个共享资源的量子隐形传态。我们将看到，对于“理想”或“接近理想”的存储器，两个选项中效率更高的是更好地保护正交受存储器中最大噪声影响的选项（通过增加它并使其更鲁棒）。
2010-10-15 quant-ph
Entanglement of two quantum memories via fibers over dozens of kilometres
量子互联网将带来一系列革命性的应用。它依赖于远距离量子存储器的纠缠。尽管到目前为止取得了巨大的进展，但两个节点之间实现的最大物理距离为1.3公里，长距离的挑战仍然存在。在这里，我们通过在一个实验室中通过光子传输通过大城市规模的光纤纠缠两个原子系综向前迈出了重要的一步。我们利用腔增强产生明亮的原子-光子纠缠，并利用量子频率转换将原子波长移动到电信。我们利用双光子干涉实现了22 km场展开光纤的纠缠，利用单光子干涉实现了50 km螺旋光纤的纠缠。我们的实验可以扩展到物理上分离的节点，具有类似的距离作为原子量子网络的功能段，从而为在多个节点和更长的距离上建立原子纠缠铺平了道路。
2021-01-06 quant-ph
Telecom-heralded entanglement between remote multimode solid-state quantum memories
未来的量子网络将能够在遥远的位置之间分配纠缠，并允许在量子通信，量子传感和分布式量子计算中的应用。这个网络的核心是在远程互连的量子节点上产生和存储纠缠的能力。虽然各种性质的远程物理系统已经成功地纠缠在一起，但这些实现都没有涵盖网络操作的所有要求，例如电信兼容性和多模操作。在这里，我们报告了两个空间分离的量子节点之间的纠缠的演示，其中纠缠存储在多模固态量子存储器中。在每个节点处，掺杂镨的晶体存储相关对的光子，其中第二个光子处于电信波长。放置在不同实验室的量子存储器之间的纠缠通过以高达1.4 kHz的速率检测电信光子来预示，并存储在晶体中预定的存储时间高达25微秒。我们还表明，所产生的纠缠是强大的，对损失的先驱路径，并演示时间复用操作，62个时间模式。我们的实现可扩展到更长距离的纠缠，并为基于固态资源的现场部署的多路复用量子中继器提供了一条可行的路线。
2021-01-13 quant-ph
Photonic Networking of Quantum Memories in High-Dimensions
本研究构建了基于单个原子存储的高维量子多体量子网络，通过对高维时间箱编码单光子的干涉探测预示原子能级间的最大纠缠贝尔态，既提升了量子网络的信息容量，又突破了量子比特协议50%的纠缠成功率上限。
2025-05-16 physics.atom-ph quant-ph
Heralded entanglement of on-demand spin-wave solid-state quantum memories for multiplexed quantum network links
本文结合窄带参量光子对源与稀土掺杂晶体固态量子存储器，实现空间分离自旋波存储器间的电信预示纠缠，支持按需读取、前馈相移和15模式时间复用。
2025-10-21 quant-ph
Gravitational time dilation in quantum clock interferometry with entangled multi-photon states and quantum memories
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；ZARM, Unversität Bremen（不来梅大学ZARM中心）；Vienna Center for Quantum Science and Technology, Atominstitut, TU Wien（维也纳量子科学与技术中心，原子物理研究所，维也纳工业大学）
本研究通过量子记忆和纠缠多光子态实现引力时间膨胀驱动的量子钟干涉测量，展示固有时依赖相位的放大效应，为观察引力时间膨胀诱导的纠缠动态提供实验条件。
2026-01-05 quant-ph
Single and Double-click High-Rate Entanglement Generation Between Distant Ions Using Multiplexed Atomic Ensembles
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q)（混合量子网络中心）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；QuTech
本文研究了通过多路原子团簇实现远距离离子单击和双击高效率纠缠生成的方法，比较了单击和双击方案的相位稳定性要求和有限效率影响，提出了最优协议的选择依赖于相位稳定性和接口效率。
2026-05-18 quant-ph
Einstein-Podolsky-Rosen Entanglement between Separated Atomic Ensembles
Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）纠缠不仅对量子力学的基础研究，而且对量子信息处理都具有重要意义。在原子系综、氮空位中心和稀土离子掺杂的固体等存储系统之间建立EPR纠缠对于实现基于空间多模的量子通信、量子计算和量子成像具有重要意义。迄今为止，在真实位置和动量的物理系统之间实现EPR纠缠的报道很少。在这里，我们描述成功地建立这样的纠缠两个分离的原子系综之间使用量子存储。我们清楚地证明了EPR纠缠的存在，在两个存储器之间的位置和动量证明了满足不可分性标准的帮助下，量子鬼成像和鬼干涉实验。
2018-05-22 quant-ph
Controllably releasing long-lived quantum memory for photonic polarization qubit into multiple separate photonic channels
我们报告了一个实验，其中长寿命的光子偏振量子比特（PPQ）的量子存储器可控地释放到多个单独的通道中的任何一个。该方案利用单光子水平上任意偏振的相干信号光脉冲实现多光子量子点，并利用电磁感应透明机制将其存储在冷原子中。读取激光脉冲沿着与量子轴成小角度的方向传播，以将存储的PPQ释放到输出通道中。通过改变读取激光束的传播方向，我们可控地将获取的PPQ分别释放到7个不同的光子输出通道中。在其中一个输出通道上，在存储时间t= 0.85ms时，测得的PPQ的最大量子过程保真度为94.2%。在存储时间为6 ms时，量子过程保真度仍然超过78%，这是违反贝尔不等式的阈值。所展示的所存储的PPQ的可控释放可以扩展量子信息存储技术的能力。
2016-06-07 quant-ph
High-fidelity remote entanglement of trapped atoms mediated by time-bin photons
本研究通过时间箱光子介导实现了远程囚禁原子量子比特存储器间的高保真纠缠，利用基于测量的错误检测和抑制原子反冲误差，达到97%的纠缠保真度，并证明超过99.9%的保真度是可行的。
2024-06-03 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Optical quantum memory for polarization qubits with V-type three-level atoms
研究了一种基于可控可逆非均匀加宽（CRIB）技术的V型三能级原子光量子存储方案。我们从理论上证明了存储和检索与系统的两个光学跃迁相互作用的弱光脉冲的可能性。该方案实现了一个量子存储器的偏振量子比特-一个单光子在任意偏振状态-而不需要两个空间上分离的两级介质，从而提供了实验的紧凑性克服了由于失配和不平等的效率，可以出现在空间上分离的存储器的限制的优点。原子水平之间的相对相位变化的影响，以及由于，例如，寄生电场和磁场的存在下的相位噪声进行了分析。
2011-12-28 quant-ph
Establishing and storing of deterministic quantum entanglement among three distant atomic ensembles
在多个量子存储器之间建立纠缠，然后在用户控制的时刻将存储的纠缠传输到量子信道上进行信息的分发和传输，是量子信息网络物理实现的关键。在这里，我们提出了一个实验演示的产生，存储和传输的确定性量子纠缠之间的三个空间分离的原子系综。离线制备的多体纠缠的光学模式映射到三个遥远的原子系综，建立原子自旋波的纠缠通过电磁诱导透明光-物质相互作用。然后将存储的原子纠缠转换为空间分离的光的三重正交纠缠态，并将其动态分配到三个量子信道中传输量子信息。释放的三个光模之间存在纠缠，证明了系统具有保持多体纠缠的能力。所提出的协议可以直接扩展到具有更多节点的更大量子网络。
2017-12-05 quant-ph
Time-resolved spectral diffusion of a multimode mechanical memory
本研究通过时域实验与蒙特卡洛模拟，发现两个相邻机械模式的频率波动在时间上不相关，为理解机械量子存储器中光谱扩散及退相干机制提供了关键证据。
2025-06-24 quant-ph
Optical Entanglement of Distinguishable Quantum Emitters
固态量子发射器由于其长寿命的自旋存储器、高保真的局域操作和用于远程纠缠的光学连接性而成为实现量子网络的有希望的候选者。然而，由于局部环境的差异，固态发射器通常具有一系列不同的跃迁频率，这使得在任意发射器对之间创建光学介导的纠缠具有挑战性。我们提出并证明了一种有效的方法纠缠发射器与光学跃迁分离的许多线宽。在我们的方法中，电光调制器使单个光子能够预示一对自旋量子位的宇称测量。我们实验证明了该协议使用两个硅空位中心在金刚石纳米光子腔，与光学跃迁分离7.4 GHz。与可区分的发射器一起工作允许单独的量子比特寻址和读出，使得能够并行控制和纠缠位于同一位置和空间分离的发射器，这是扩大量子信息处理系统的关键一步
2021-08-24 quant-ph
A Brief Review of the "ETH-Approach to Quantum Mechanics"
首先，回顾了有关量子力学及其解释的一些难题。随后，提出了"量子力学的ETH方法"的草图。这种方法产生了一个逻辑上连贯的量子理论的"事件"的特点是物理系统和直接或投影测量的物理量，而不需要调用"观察者"。它使人们能够确定物理系统状态的随机时间演化。我们还简要地评论了间接或弱测量的量子理论，它比直接（投影）测量的理论更容易理解和更高度发展。一个相对论形式的ETH方法将在一个单独的文件。
2019-06-09 math-ph math.MP quant-ph
Entanglement between a telecom photon and an on-demand multimode solid-state quantum memory
通信波长的光子与长寿命量子存储器之间的纠缠是长距离量子通信的基本要求之一。具有按需读出和多模操作功能的量子存储器是额外的宝贵资产，将有利于通信速率。在这项工作中，我们报告的第一个演示之间的纠缠电信光子和集体自旋激发多模固态量子存储器。光子对是通过广泛的非简并参量下转换产生的，其特征在于电信波长闲频和可见光信号光子之间的能量-时间纠缠。后者使用全原子频率梳方案作为自旋波存储在Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中。然后，我们召回存储的信号光子，并使用Franson方案分析纠缠。我们测量激发态存储的$92(2)\%$的条件重复性，足以违反CHSH不等式，以及自旋波存储的$77(2)\%$。利用自旋态的按需读出，我们将纠缠存储在量子存储器中的时间延长到47.7~ $μ$ s，这使得纠缠可以在相距10 km的量子节点之间分配.
2021-11-23 quant-ph
Spatial spin-wave modulator for quantum memory assisted adaptive measurements
空间自由度的利用极大地增强了光的信息容量，但代价是对处理设备的严格要求。多模量子存储器构成了量子和经典信息处理的可行候选者;然而，充分利用高维资产需要灵活的处理技术。我们利用空间变化的交流斯塔克效应对存储在波矢复用量子存储器中的相干自旋波态进行任意一维相位调制。介绍了相位分布的远场和干涉近场表征。此外，一个单一的相干自旋波状态的时间上分离的部分读出之间的相干性被证明，通过条件自旋波调制提供自适应测量中的可能应用。
2019-02-19 quant-ph
Atomic Quantum Memory for Photonic Qubits via Scattering in Cavity QED
研究了一种在腔QED中存储光子量子比特的原子量子存储方案。这是基于最近的观察，即在强耦合腔机制中，单光子脉冲与腔中的λ型原子之间的量子态交换在某些特定情况下是通过散射理想地实现的[T. W. Chen C.，马缨丹属K.法律，和PT。Leung，Phys.Rev.A69，063810（2004）]。我们推导出一个简单的公式来计算这种原子-光子交换对量子存储器的保真度。我们进一步提出了一种可行的方法，即使在原子-光子耦合不太强的情况下，也可以有条件地实现保真度几乎为1的量子存储操作。这种方法也可以应用于在空间分离的原子量子存储器中存储光子纠缠。
2005-06-26 quant-ph
Entanglement Assisted Non-local Optical Interferometry in a Quantum Network
Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Boston University（波士顿大学）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学生物工程与应用科学学院）；IonQ Inc.（IonQ公司）
本研究利用量子网络中的纠缠量子记忆，实现了远程非局域相位测量，展示了1.55公里光纤链路下的微分相位测量能力，为量子增强成像应用提供新途径。
2025-09-12 quant-ph
Photonic Quantum Logic with Narrowband Light from Single Atoms
增加对单光子的控制使光子量子增强技术的新应用和对基本量子现象的进一步实验探索成为可能。在这里，我们使用窄线宽光子来演示量子逻辑，这些光子是在近乎完美的量子控制下从一个强耦合到高精细度腔的^87 Rb原子中产生的。我们使用集成到光子芯片中的受控非门来纠缠这些光子，并且我们观察到事件之间的非经典相关性，这些事件由超过整个芯片的旅行时间三个数量级的周期分开。这使得量子技术能够利用窄带单光子源和集成量子光子学的特性，例如联网量子计算、窄线宽量子增强传感和原子存储器。
2015-08-13 quant-ph
Heralded quantum entanglement between two crystals
量子网络需要量子节点纠缠的关键能力。一个突出的例子是量子中继器，它允许克服单光子直接传输的距离障碍，前提是远程量子存储器可以以一种预示的方式纠缠。在这里，我们报告的观察预示纠缠的两个合奏稀土离子掺杂到单独的晶体。一个预示的单光子被发送通过50/50分束器，产生一个在两个空间模式之间离域的单光子纠缠态。每个模式的量子态随后被映射到晶体上，导致由两个晶体之间的单个离域的集体激发组成的纠缠态。这种纠缠是通过将其映射回光学模式和估计检索到的光态的并发来揭示的。我们的研究结果突出了稀土离子掺杂晶体用于纠缠量子节点的潜力，并使基于固态资源的量子网络更近了一步。
2011-09-02 quant-ph
Spin-Network Quantum Reservoir Computing with Distributed Inputs: The Role of Entanglement
本文研究分布式输入下自旋网络量子储备池计算中纠缠的作用，发现两个输入量子比特之间的适度纠缠对提升短期记忆容量最为关键。
2025-11-07 quant-ph
A novel two-mode squeezed light based on double-pump phase-matching
利用两个小角度交叉的泵浦场驱动的四波混频过程产生了一种新型的双模非简并压缩光。通过交换泵浦光、探测光和共轭光的作用，我们证明了具有分离空间图案的频率简并双模压缩光。与由一个泵浦场驱动的4WM过程不同，可以通过角度调整将相应探测场$n_{p}$的折射率转换为大于$1$或小于$1$的值。在含有$n_{p}<1$的新区域中，由于折射率随双光子失谐的缓慢变化，增益的带宽相对较大。由于带宽对量子存储器的实际应用至关重要，宽带强度压缩光场为量子存储器提供了新的前景。
2019-05-16 quant-ph
Quantum repeaters with encoding on nitrogen-vacancy center platforms
我们研究量子中继协议，依赖于三个量子比特的重复代码使用氮空位（NV）中心的钻石作为量子存储器。NV中心提供了一个双量子位寄存器，对应于它们的电子和核自旋，这使得在一个NV中心内执行确定性的双量子位操作成为可能。然而，对于量子中继器应用，我们需要在两个独立的NV中心上进行联合操作。在这里，我们研究了两个基于NV中心的中继器结构，使这种确定性的联合操作。一种结构以更多的计算开销为代价提供了更少的经典通信消耗，而另一种结构依赖于更少数量的物理资源和操作。我们评估和比较他们的性能的影响下的噪声和退相干与当前和近期的实验参数的秘密密钥生成的任务。我们量化的制度的操作，其中一个结构优于其他，并找到编码量子中继器提供实际优势的地区，他们的非编码同行。
2022-06-14 quant-ph
Frequency-Time Multiplexing for Near-Deterministic Generation of n-Photon Frequency-Bin States
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；Photon Queue Inc.（光子队列公司）
本文提出利用频率-时间复用技术，通过光学量子记忆和光纤布拉格光栅反射器阵列，实现近确定性生成n光子频率-bin状态，可高效产生8光子态。
2026-03-03 quant-ph
Sorting photon wave packets using temporal-mode interferometry based on multiple-stage quantum frequency conversion
所有在光场中编码和检索信息的经典和量子技术都依赖于选择性地操纵光的正交场模式的能力。这样的操纵可以实现偏振模式和横向空间模式的高选择性。对于时间-频率自由度，这可以针对近似正交模式的有限选择（即，时间或频率上的非重叠仓）有效地实现。我们最近提出了一种方法，克服了选择性障碍排序任意正交时间模式[Opt. Lett. { \bf 39}，2924（2014）]中描述的方法。我们称这种方法为时间模式干涉测量，因为它与拉姆齐介绍的著名的分离场原子干涉测量方法非常相似。该方法在量子存储、量子密集编码、量子隐形传态和量子密钥分发等方面具有重要意义。在这里，我们详细探讨了该方法的内部工作原理，并将其扩展到多个阶段，同时渐近收敛的时间模式选择性统一。我们还完成了我们的分析，泵浦啁啾补偿，以对抗泵引起的非线性相位调制的四波混频实现。
2015-01-14 quant-ph
Wavevector multiplexed quantum memory via spatially-resolved single-photon detection
量子化的量子信息处理需要定制的量子存储器来同时处理多个光子。空间自由度是一个有前途的候选人，以促进这种光子复用。利用单光子分辨相机，我们展示了基于冷原子系综的波矢复用量子存储器。通过同时测量665个分离模的二阶关联函数$g_{\mathrm{S,AS}}^{(2)}=72\pm5$的平均值，证实了拉曼散射光子之间的非经典相关性。所提出的协议利用多模存储器以及相机将促进多光子状态的生成，这是量子增强传感技术中的必要条件，并且作为光子量子线路的输入。
2017-12-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Scalable and modular generation of multipartite entangled states through memory-enhanced fusion
针对大规模多体纠缠态生成的挑战，本文提出利用光子互连实现内存增强的纠缠态融合，通过异步制备和单光子干涉成功创建并验证了远程量子内存模块间的四体W态纠缠，为分布式量子信息处理铺路。
2025-04-30 quant-ph
Long-lived and multiplexed atom-photon entanglement interface with feed-forward-controlled readouts
在光子和自旋波（原子存储器）量子比特之间产生纠缠的量子接口（QI）是量子中继器的基本构建块。在实践中实现基于集成的中继器需要量子存储器提供长寿命和多模容量。在这些单独的目标上取得了重大进展。剩下的挑战是将长寿命和多模式记忆组合成一个单一的QI。在这里，通过在放置在相位被动稳定偏振干涉仪内的激光冷却原子中建立多模，磁场不敏感和长波长的自旋波存储，我们构建了一个多路复用的QI，可以存储多达三个长寿命的自旋波量子比特。使用前馈控制系统，我们证明了多路复用QI产生3倍增加的原子-光子（光子-光子）纠缠产生的概率相比，单模QIs。测得的贝尔参数为2.5+/-0.1，存储寿命高达1 ms。目前的工作代表了实现基于光纤的长距离量子通信的关键一步。
2020-06-10 physics.optics quant-ph
Sustained photon pulse revivals from inhomogeneously broadened spin ensembles
应用量子物理学的一个非常有前途的最近趋势是将不同量子系统的有利特征结合到所谓的“混合量子技术”中。这个新领域的关键要素之一必须是能够在较长时间内存储量子的量子存储器。可以满足此类应用需求的系统是耦合到腔体的梳状自旋系综。然而，由于非均匀系综展宽引起的退相干，这些量子存储器的存储时间仍然相当有限。在这里，我们演示了如何克服这个问题，燃烧位置良好的孔到光谱自旋密度，从而在多模制度的壮观的表现。具体而言，我们展示了如何初始激发的合奏导致发射超过一百个良好分离的光子脉冲的衰减率显着低于最近提出的“腔保护效应”的基本限制。
2017-01-07 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Two-colour high-purity Einstein-Podolsky-Rosen photonic state
纠缠态是量子信息科学及其应用的基础。光的纠缠态是分布式量子协议、量子传感和量子互联网所必需的。分布式量子网络需要不同颜色的光模式之间的纠缠，以优化与节点的相互作用以及它们之间的通信。在这里，我们展示了一个高纯度的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）纠缠态之间的光模式的波长分离超过200 nm。模式显示$-7.7\pm0.5$ dB的双模纠缠和$0.63\pm0.16$的总体状态纯度。从射频到音频波段，在边带频率的五个倍频程上观察到纠缠。在双色纠缠的背景下，所展示的高状态纯度，强纠缠和扩展频率范围的组合为新的物质-光量子协议铺平了道路，例如不同量子系统之间的隐形传态，量子传感和量子增强引力波干涉测量。该方案可以很容易地应用于电信波长和原子量子存储器之间的纠缠。
2021-09-30 physics.optics quant-ph
Remote quantum entanglement between two micromechanical oscillators
纠缠是量子理论的一个基本特征，它允许不可分割的量子相关在遥远的各方之间共享，是量子网络的关键资源。特别重要的是在远程对象之间分配纠缠的能力，这些对象也可以作为量子存储器。这在以前已经通过使用诸如热原子蒸气和冷原子蒸气、单个原子和离子以及固态系统中的缺陷等系统来实现。实际的通信应用需要几个有利特征的组合，例如特定的工作波长、高带宽和长存储器寿命。在这里，我们介绍了一个纯粹的微机械固态平台的形式，基于芯片的光机械谐振器的纳米结构的硅梁。我们创建并演示了两个微机械振荡器之间的纠缠，这两个微机械振荡器跨越两个芯片，相隔20厘米。纠缠的量子态分布在一个设计的波长接近1550纳米的光场。因此，我们的系统可以直接纳入一个现实的光纤量子网络中的传统的光通信波段。我们的研究结果是基于硅光子学的大面积量子网络发展的重要一步。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
